KR100215798B1 - 전계 발광 소자 제조방법 - Google Patents
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Abstract
전계 발광 소자(Electroluminescence Device) 제조방법에 관한 것으로, 기판상에 다수개의 제 1 전극과 유기 전계 발광층을 형성하고, 유기 전계 발광층상에 새도우 마스크를 사용하여 다수개의 제 2 전극을 형성한 후, 제 2 전극들 사이에 존재하는 유기 전계 발광층의 일정영역을 소정 깊이로 에칭하여 각각의 제 2 전극들을 절연시킴으로써, 제 2 전극의 전기 단락을 방지하여 소자의 수율을 증가시킬 수 있다.
Description
본 발명은 전계 발광 소자(Electroluminescence Device)에 관한 것으로, 특히 전계 발광 소자 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 유기 전계 발광 소자와 비유기 전계 발광 소자로 크게 나뉘어지는 전계 발광 소자는 넓은 시야각, 고속 응답성, 고 콘트라스트(contrast) 등의 뛰어난 특징을 갖고 있으므로 그래픽 디스플레이의 픽셀(pixel), 텔레비젼 영상 디스플레이나 광원 표면(surface light source)의 픽셀로서 사용되어지고 있다.
또한, 얇고 가벼우며 색감이 좋기 때문에 차세대 평면 디스플레이에 적합한 소자이다.
이와 같은 용도로 사용되는 전계 발광 소자는 도 1에 도시된 바와 같이, 투명 기판(1)상에 제 1 전극(2)이 띠(stripe) 형태로 형성되고 제 1 전극(2)상에 유기 전계 발광층(3)이 형성되며 유기 전계 발광층(3)상에 제 2 전극(4)이 띠 형태로 형성된 구조로 이루어진다.
즉, 제 1 전극(2)과 제 2 전극(4)이 서로 수직으로 교차되는 매트릭스 형태로 이루어진다.
여기서, 제 1 전극(2)으로는 일반적으로 ITO(Indium Tin Oxide)를 많이 사용하는데, ITO는 반도체 제조공정에서 흔히쓰이는 포토리소그래피(photolithography)공정을 이용하여 쉽게 정교한 패터닝(patterning)을 할 수 있다.
그러나, 제 2 전극(4)의 경우에는 패터닝이 그리 간단하지 않다.
그 이유는 제 2 전극(4) 아래에 형성되어 있는 유기 전계 발광층(3)이 포토리소그래피공정 중 솔벤트(solvent)에 노출될 경우 그 특성이 변할 수 있기 때문이다.
그러므로 일반적인 포토리소그래피공정으로는 제 2 전극을 형성하기가 어렵다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해 종래에는 새도우 마스크(shadow mask)를 이용하여 제 2 전극의 패턴을 형성하는 방법이 제안되었다.
도 2에 도시된 바와 같이, 증착도가니(sublimation source crucible)에서 가열된 제 2 전극 입자들이 새도우 마스크의 패턴을 통해 기판에 형성된다.
그러나, 새도우 마스크를 이용하여 패턴을 형성하는 방법은 간단하므로 많이 사용되고 있지만, 패턴의 선폭이 좁아지면 전기 단락(electrical short circuit)을 초래하기 쉬운 치명적인 단점이 있다.
다시 말하면, 새도우 마스크의 패턴이 기판상에 1:1의 크기로 전사되기 위해서는 전극 물질의 증착중에 새도우 마스크가 기판에 완전히 밀착되어야 한다.
그러나, 대부분 새도우 마스크와 기판 사이에는 약간의 틈이 생기게 됨으로써, 새도우 마스크의 패턴대로 기판상에 전극 물질이 형성되지 않고 패턴에서 벗어난 영역에 전극 물질이 형성되어 전기 단락이 발생하는 것이다.
이와 같이 새도우 마스크와 기판 사이에 틈이 생기는 원인을 일 예를 들어 설명하면 다음과 같다.
전극 띠 하나의 폭이 300㎛, 전극 띠와 띠 사이의 간격이 100㎛, 전극 띠의 길이가 50㎜인 전극 띠들을 기판상에 256개를 나란히 형성하고자 할 때, 새도우 마스크에 동일한 크기의 전극 띠 홀(hole)들을 형성하여야 한다.
이러한 크기의 전극 띠 홀들을 새도우 마스크에 형성하게 되면, 전극 띠 홀 사이에 있는 새도우 마스크의 띠들은 폭이 100㎛, 간격이 300㎛, 길이가 50㎜으로 형성된다.
여기서, 폭이 좁고 긴 새도우 마스크의 띠들은 새도우 마스크의 재질에 따라 어느 정도 차이는 있지만 중력으로 인해 아래로 늘어지게 된다.
이것이, 새도우 마스크와 기판 사이에 미세한 틈을 만드는 원인이 되는 것이다.
한편, 제 2 전극 물질로 흔히 사용되는 Mg-Ag합금(Mg:Ag=10:1)으로 제 2 전극을 형성하는 경우, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 제 2 전극 증착시 마그네슘(Mg)의 확산으로 인하여 제 2 전극 띠와 띠 사이로 이동하여 전기 단락의 또 다른 원인이 되고 있다.
또한, 제 2 전극 띠와 띠 사이에 제 2 전극의 금속입자가 많지 않다 하더라도 퍼콜레이션(percolation)에 의해 도전 통로(conduction path)를 만들 수 있다.
종래 기술에 따른 전계 발광 소자 제조방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
제 2 전극 형성시, 새도우 마스크와 기판 사이의 미세한 틈 또는 제 2 전극 물질(예를 들면 마그네슘)의 확산으로 인하여 제 2 전극 띠와 띠 사이에 제 2 전극 물질이 존재함으로써, 전기 단락을 초래하기 쉽다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 제 2 전극 띠와 띠 사이에 제 2 전극 물질을 제거함으로써, 전기 단락을 방지할 수 있는 전계 발광 소자 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 전계 발광 소자를 보여주는 평면도
도 2는 새도우 마스크를 사용하여 전계 발광 소자의 전극 형성을 보여주는 도면
도 3a는 종래 기술에 따른 전계 발광 소자의 제 2 전극을 보여주는 평면도
도 3b는 도 3a의 I-I 선상에 따른 구조단면도
도 4a 내지 4d는 본 발명 제 1 실시예에 따른 전계 발광 소자의 제조공정을 보여주는 공정단면도
도 5a 내지 5d는 본 발명 제 2 실시예에 따른 전계 발광 소자의 제조공정을 보여주는 공정단면도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 기판12 : 제 1 전극
13 : 유기 전계 발광층14 : 새도우 마스크
15 : 제 2 전극15a : 제 2 전극물질
본 발명에 따른 전계 발광 소자 제조방법의 특징은 기판상에 일방향으로 일정간격을 갖는 다수개의 제 1 전극을 형성하는 스텝과, 제 1 전극상에 유기 전계 발광층을 형성하는 스텝과, 유기 전계 발광층상에 새도우 마스크를 사용하여 제 1 전극에 수직한 방향으로 일정간격을 갖는 다수개의 제 2 전극을 형성하는 스텝과, 제 2 전극들 사이에 존재하는 유기 전계 발광층의 일정영역을 소정 깊이로 에칭하여 각각의 제 2 전극들을 절연시키는 스텝으로 이루어짐에 있다.
본 발명에 따른 전계 발광 소자 제조방법의 다른 특징은 기판상에 일방향으로 일정간격을 갖는 다수개의 제 1 전극을 형성하는 스텝과, 제 1 전극상에 유기 전계 발광층을 형성하는 스텝과, 유기 전계 발광층상에 제 2 전극 물질을 형성하는 스텝과, 제 2 전극 물질 및 유기 전계 발광층의 일정영역을 소정 깊이로 에칭하여 제 1 전극에 수직한 방향으로 일정간격을 갖는 다수개의 제 2 전극을 형성하는 스텝으로 이루어짐에 있다.
이와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 전계 발광 소자 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4a 내지 4d는 본 발명 제 1 실시예에 따른 전계 발광 소자의 제조공정을 보여주는 공정단면도로서, 도 4a에 도시된 바와 같이, 투명 기판(11)상에 ITO(Indium Tin Oxide) 물질을 형성하고, ITO 물질을 패터닝하여 일방향으로 일정간격을 갖는 다수개의 제 1 전극(12)을 띠(stripe) 형태로 형성한다.
이어, 도 4b에 도시된 바와 같이, 띠 형태의 제 1 전극(12)상에 유기 전계 발광층(13)을 형성하고, 도 4c에 도시된 바와 같이, 유기 전계 발광층(13)상에 새도우 마스크(14)를 사용하여 제 1 전극(12)에 수직한 방향으로 일정간격을 갖는 다수개의 제 2 전극(15)을 띠 형태로 형성한다.
여기서, 상기 종래 기술에서 이미 설명한 바와 같이, 새도우 마스크를 사용함으로써 발생하는 문제점들로 인하여 제 2 전극(15)과 제 2 전극(15) 사이에는 두께가 얇은 제 2 전극물질(15a)이 형성되어 각 제 2 전극(15)을 서로 연결하고 있다.
즉, 제 2 전극물질(15a)은 제 2 전극(15)과 제 2 전극(15) 사이의 중간영역으로 갈수록 두께가 얇아져 실제로 중간영역에는 아주 작은 전극물질(15a)들이 퍼콜레이션(percolation)에 의해 도전 통로(conduction path)를 형성하고 있다.
이어, 도 4d에 도시된 바와 같이, 플라즈마 에칭(plasma etching), 이온 밀링(ion milling), 레이저 에칭(laser etching) 등의 건식식각법을 사용하여 제 2 전극(15)과 제 2 전극(15) 사이의 중간영역에 있는 유기 전계 발광층(13)을 제 2 전극물질(15a)이 제거될 정도의 깊이로 에칭함으로써 전계 발광 소자를 제작한다.
여기서, 제 2 전극물질(15a) 제거시, 제 2 전극(15)과 제 2 전극(15) 사이의 제 2 전극물질(15a)를 완전히 제거할 필요는 없으며, 단지 제 2 전극물질(15a)에 의해 제 2 전극(15)과 제 2 전극(15)을 연결하는 도전 통로를 차단하기만 하면 된다.
즉, 유기 전계 발광층(13)의 두께가 대개 100nm 정도이므로 제 2 전극(15)과 제 2 전극(15) 사이가 약 1㎛ 이상 절연되면 전계 발광 소자의 구동시 문제가 되지 않는다.
또한, 제 2 전극물질(15a) 제거시, 레이저 에칭을 사용하는 경우는 제 2 전극(15)과 제 2 전극(15) 사이의 제 2 전극물질(15a)을 국부적으로 제거할 수 있으며, 플라즈마 에칭 또는 이온 밀링을 사용하는 경우는 소자 전면을 동시에 에칭함으로써 제 2 전극물질(15a)을 제거할 수 있다.
그러나, 플라즈마 에칭 또는 이온 밀링을 사용하는 경우, 소자 전면을 에칭하므로 제 2 전극(15)의 표면도 일부 에칭되지만 도전에는 전혀 문제가 되지 않는다.
도 5a 내지 5d는 본 발명 제 2 실시예에 따른 전계 발광 소자의 제조공정을 보여주는 공정단면도로서, 도 5a에 도시된 바와 같이, 투명 기판(11)상에 ITO(Indium Tin Oxide) 물질을 형성하고, ITO 물질을 패터닝하여 일방향으로 일정간격을 갖는 다수개의 제 1 전극(12)을 띠(stripe) 형태로 형성한다.
이어, 도 5b에 도시된 바와 같이, 띠 형태의 제 1 전극(12)상에 유기 전계 발광층(13)을 형성한다.
그리고, 도 5c에 도시된 바와 같이, 유기 전계 발광층(13) 전면에 제 2 전극물질(15a)를 형성하고 도 5d에 도시된 바와 같이, 레이저 에칭으로 제 2 전극물질(15a) 및 유기 전계 발광층(13)의 일정영역을 소정 깊이로 에칭하여 제 1 전극(12)에 수직한 방향으로 일정간격을 갖는 다수개의 제 2 전극(15)을 띠 형태로 형성한다.
이때, 에칭시 제 1 전극(12)이 손상되지 않도록 유기 전계 발광층(13)의 일부만을 제거한다.
또한, 에칭 폭은 각각의 제 2 전극(15)들이 전기적으로 충분히 절연되고 후공정이 쉽도록 약 5㎛ 이상으로 한다.
본 발명에 따른 전계 발광 소자 제조방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
새도우 마스크를 사용하여 전계 발광 소자의 제 2 전극 형성시 발생하는 전기 단락을 방지함으로써, 제조공정상 소자의 수율을 증가시킬 수 있다.
Claims (6)
- 기판상에 일방향으로 일정간격을 갖는 다수개의 제 1 전극을 형성하는 스텝;상기 제 1 전극상에 유기 전계 발광층을 형성하는 스텝;상기 유기 전계 발광층상에 새도우 마스크를 사용하여 상기 제 1 전극에 수직한 방향으로 일정간격을 갖는 다수개의 제 2 전극을 형성하는 스텝;상기 제 2 전극들 사이에 존재하는 유기 전계 발광층의 일정영역을 소정 깊이로 에칭하여 각각의 제 2 전극들을 절연시키는 스텝으로 이루어짐을 특징으로 하는 전계 발광 소자 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 유기 전계 발광층의 에칭방법은 플라즈마 에칭법, 이온 밀링법, 레이저 에칭법 중 어느 하나의 방법을 사용함을 특징으로 하는 전계 발광 소자 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 유기 전계 발광층의 에칭 폭은 1㎛ 이상임을 특징으로 하는 전계 발광 소자 제조방법.
- 기판상에 일방향으로 일정간격을 갖는 다수개의 제 1 전극을 형성하는 스텝;상기 제 1 전극상에 유기 전계 발광층을 형성하는 스텝;상기 유기 전계 발광층상에 제 2 전극 물질을 형성하는 스텝;상기 제 2 전극 물질 및 유기 전계 발광층의 일정영역을 소정 깊이로 에칭하여 상기 제 1 전극에 수직한 방향으로 일정간격을 갖는 다수개의 제 2 전극을 형성하는 스텝으로 이루어짐을 특징으로 하는 전계 발광 소자 제조방법.
- 제 4 항에 있어서, 상기 제 2 전극 물질 및 유기 전계 발광층 에칭시 레이저 에칭을 사용함을 특징으로 하는 전계 발광 소자 제조방법.
- 제 4 항에 있어서, 상기 제 2 전극 물질 및 유기 전계 발광층의 에칭 폭은 5㎛ 이상임을 특징으로 하는 전계 발광 소자 제조방법.
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